Эволюция защитных клеточных архитектур в экосистемах с травоядными млекопитающими
Плотное ветвление и наличие шипов — общие черты растений в экосистемах с высоким давлением травоядных млекопитающих. Комбинация этих признаков, вероятно, создаёт наиболее эффективную защиту, так как густые ветви напрямую означают и более высокую плотность шипов. Однако эволюция такой клеточной архитектуры под давлением млекопитающих оставалась малоизученной.
В исследовании, опубликованном в Nature Plants, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук и их коллеги проанализировали, как два признака — плотность ветвления и наличие шипов — эволюционировали в глубоком времени в ответ на режимы выпаса в семействе растений Combretaceae, имеющем глобальное распространение.
Используя филогенетический сравнительный подход, они изучили появление плотного ветвления и шипов как двухэтапный эволюционный процесс формирования защитных клеточных структур в экосистемах, где доминируют млекопитающие.
Методология исследования:
- Идентификация видов, эволюционировавших в условиях высокого давления травоядных, на основе обилия крупных травоядных и биомассы травоядных в доантропогенную эпоху.
- Описание плотности ветвления и наличия шипов у 132 видов Combretaceae и сравнение этих признаков в разных режимах выпаса и биомах.
- Использование биогеографической реконструкции для оценки предковых режимов выпаса и времени приобретения признаков с целью выявления потенциально согласованных событий.
- Применение State-dependent Speciation and Extinction (SSE) моделей для оценки влияния плотных архитектур и шипов на эволюционные скорости видообразования в условиях разного давления травоядных.
Результаты показали, что современные архитектурные стратегии растений эволюционировали поэтапно:
- Сначала под умеренным давлением травоядных появилось плотное ветвление.
- Затем под высоким давлением травоядных были приобретены шипы, которые поддерживают более высокие скорости видообразования.
«Мы можем утверждать, что комбинация плотных ветвей и шипов формирует прочную защитную клетку, необходимую для сопротивления выпасу млекопитающих», — заявил Кайл В. Томлинсон (Kyle W. Tomlinson) из XTBG.
Исследование подчёркивает адаптивную ценность плотного ветвления как части стратегии защиты от травоядных и подтверждает, что выпас крупных млекопитающих является основной движущей силой естественного отбора, формирующей общую архитектуру древесных растений.